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研究生:蔡軒豪
研究生(外文):Hsuan-Hao Tasi
論文名稱:使用雙頻雷射量測水平場常溫藍相液晶的折射率變化之研究
論文名稱(外文):Study on the Measurement of the In-plane Switching Room Temperature Blue Phase Liquid Crystal’s Index Changes by Using Dual-frequency Laser
指導教授:陳殿榮博士吳俊傑博士
口試委員:陳惠玉博士黃俊誠博士
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:光電工程系研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:104
語文別:中文
中文關鍵詞:藍相液晶水平電場Zeeman雙頻雷射
外文關鍵詞:blue phase liquid crystal (BPLC)in-plane switching (IPS)Zeeman dual-frequency laser
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本文使用 Zeeman雙頻雷射對水平電場常溫藍相液晶盒的光程變化、雙折射率進行量測及特性研究。論文中首先介紹藍相液晶及Zeeman雙頻雷射,其次量測加電壓後之水平電場常溫藍相液晶盒光程差。藉由非共光程系統分別量測並計算出常光折射率變化量 〖δn〗_o 及非常光折射率變化量〖δn〗_e的大小,並由共光程系統量測∆n_eff。
由以上量測及計算結果與已知藍相液晶理論對照,我們發現實驗值與理論值不完全相符,其原因可能是由於水平電場液晶盒在驅動電壓下的邊緣電場分布不均勻所導致。
In this study, we used Zeeman dual-frequency laser to measure and to analyze the optical path change and birefringence of the in-plane switching(IPS) room temperature BPLC cell. By using separated-path optical system, we measured the ordinary refractive index 〖δn〗_o and extraordinary refractive index 〖δn〗_e. And using common-path optical system, we measured the equivalent birefringence ∆n_eff.
Compared with the well-known theory of BPLC, we found that the experimental value and the theoretical value were not perfectly matched. The reason might be caused by the non-uniform fringe field of the IPS BPLC cell.
中文摘要 i
英文摘要 ii
致謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
第二章 液態晶體材料簡介 2
2.1 液晶的發展歷史 2
2.2 液晶的種類 2
2.3 液晶分子配向分類 6
2.4 液晶的光電特性 7
2.4.1 雙折射率 7
2.4.2 介電異向性 8
2.4.3 黏滯係數 9
2.4.4 彈性係數 9
第三章 藍相液晶及IPS(In-plane Switching)電極介紹 10
3.1 藍相液晶的發現 10
3.2 藍相液晶的結構 11
3.3 藍相液晶拓寬溫寬的方法 13
3.4 IPS(In-Plane Switching)工作原理 15
第四章 Zeeman 雙頻雷射干涉理論 16
4.1 Doppler效應 16
4.2 Zeeman效應與雙頻雷射光源介紹 17
4.3 雙頻干涉原理 20
4.3.1 單頻干涉原理 20
4.3.2 雙頻干涉原理 21
4.4相位解調法-相位計 23
第五章 實驗架構 25
5.1 液晶材料參數 25
5.2 常溫藍相液晶的液晶相判別 26
5.2.1 反射式偏光圖 26
5.2.2 反射光譜 28
5.3 光程量測系統 30
第六章 量測結果與討論 32
6.1 實驗架構的準確性 32
6.2 光程差量測結果 33
6.2.1水平電場常溫藍相液晶盒的光程差 33
6.2.2藍相液晶折射率橢球在IPS中的形變討論 38
第七章 結論與未來展望 41

參考文獻 42
附錄: A. 中華民國液態晶體研討會論文發表 44
1.沈仁立,“共光程雙頻雷射干涉儀應用於向列型液晶之參數量測研究”,碩士論文,國立台北科技大學光電工程系碩士班,2005。

2.林桂帆,“利用Zeeman雙頻雷射量測液晶和光程及折射率之方法研究”,碩士論文,國立台北科技大學光電工程系碩士班,2015。

3.蔡欣言,“藍相液晶盒厚度與克爾常數相依關係之研究”,碩士論文,國立台北科技大學光電工程系碩士班,2014。

4.松本正一、角田市良合著,劉瑞祥譯,“液晶之基礎與應用”國立編譯館出版。

5.Ji Ma, Li Xuan,“Towards nanoscale molecular switch-based liquid crystal displays,” Displays, Volume 34, Issue 4, 2013, pp. 293-300.

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8.D. C. Wright and N. D, Mermin, “Crystalline liquids: the blue phases,” Rev. Mod. Phys., vol. 61, no. 2, 1989, pp. 385–428.

9.J. Thoen, “Adiabatic scanning calorimetric results for the blue phases of cholesteryl nonanoate,” Phys. Rev. A, vol. 37, no. 5, 1988, pp. 1754–1759.

10.H.-Y. Chen, H.-H. Liu, J.-L. Lai, C.-H. Chiu, and J.-Y. Chou,“Relation between physical parameters and thermal stability of liquid-crystal blue phase,” Appl. Phys. Lett., vol. 97, 2010, pp.181919-1-3.

11.F. Castles, S. M. Morris, E. M. Terentjev, and H. J. Coles,“Thermodynamically Stable Blue Phases,” Phys. Rev. Lett. 104, 157801 – Published 13 April 2010.

12.Hirotsugu Kikuchi, Masayuki Yokota, Yoshiaki Hisakado, Huai Yang & Tisato Kajiyama,“Polymer-stabilized liquid crystal blue phases,” Nature Materials 1, pp. 64 - 68 (2002)

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14.Harry J. Coles & Mikhail N. Pivnenko,“Liquid crystal blue phases with a wide temperature range,” Nature, vol. 436, 2005, pp. 997-1000.

15.Zhigang Zheng, Dong Shen and Pei Huang ,“Wide blue phase range of chiral nematic liquid crystal doped with bent-shaped molecules,” New Journal of Physics, vol. 12, 2010, pp.113018-1-10.

16.楊福家,原子物理學,北京:高等教育出版社,2000,第172-178頁。

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18.5530雷射動態校準儀,中文型錄與基礎教育訓練講義,新勁國際有限公司,2014

19.林世聰,光電精密量測講義,國立台北科技大學,2005

20.孫長慶、葉聲華編著,激光測量技術,天津:天津大學出版社,2001,第19-32頁,第37-42頁。

21.www.feanor.com/laser_principles.pdf

22.W. Culshaw and J. Kannelaud,“Zeeman and Coherence Effects in the He-Ne Laser,” Phys. Rev. 133, A691 – Published 3 February 1964

23.J. Yan, H.-C. Cheng, S. Gauza, Y. Li, M. Jiao, L. Rao, and S.-T. Wu,“Extended Kerr effect of polymer-stabilized blue-phase liquid crystals,” Appl. Phys. Lett., no. 96, 2010

24.Alejandro D. Rey, “Liquid crystal models of biological materials and processes,” Soft Matter, 2010,6, 3402-3429 
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